JP6400608B2 - 屈曲振動と伸張/圧縮振動によって分離された機械共振器の平面構造 - Google Patents
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Description
実際のQ=2π.E/ΔE
Eは共振器に含まれるエネルギーであり、ΔEは1振動周期当たりのエネルギー損失である。先に引用した例に関して、ΔEは以下のように記述することができる。
ΔE=固有のΔE+気体のΔE+固定のΔE
したがって、以下のように記述することができる。
実際の1/Q=(固有のΔE+気体のΔE+固定のΔE)/2π.E
または、実際の1/Q=固有のΔE/2π.E+気体のΔE/2π.E+固定のΔE/2π.E
したがって、各エネルギー損失源を、それに特有の性能指数と関連付けることができ、以下のように記述することができる。
実際の1/Q=固有の1/Q+気体の1/Q+固定の1/Q
したがって、共振器の固有の性能指数に近い実際の性能指数のため、様々な外因的な損失源に関連する性能指数が、固有の性能指数よりもはるかに大きいことが必須である。一例として、固有のQが約106である場合、固定のQと気体のQは少なくとも約107であることが望ましい。
第5の具体的な実施の形態によれば、第4の実施の形態の平面機械共振器構造は、化学エッチングによって前記構造がサブミリメートルの寸法に製造されることを特徴とする。
板の厚みbに関して、本発明の共振器は、特に推奨事項を設けない。厚みbは小さ過ぎない(板を横断するスプリアス振動モードを引き起こす可能性がある)または大き過ぎない(板を横断するポワソン効果が共振器の正しい作用に抵抗する可能性がある)ことを確実に守りさえすればよい。実際は、本発明の共振器では、板の厚みbは梁の幅cの10倍が適している。
振動コアの誇張拡大した変形を示す図3A’では、梁12が、各々同時に前記第1,第2のモードで振動することが分かり、有限要素による多くのシミュレーションの結果は、リンク要素13が実際には振動時に変位しないことを示している。
この振動コアの誇張拡大した変形を示す図3A’’では、梁12が各々同時に前記第1,第2のモードで振動することが分かり、有限要素による多くのシミュレーションの結果は、リンク要素13が、実際には振動時に変位しないことを示している。
先に説明したように、本発明の共振器は小型化に非常に適している。
Claims (6)
- 縦方向の中心軸(Δ)に沿って伸張−圧縮共振モードで振動するバー(R)を備え、前記縦方向の中心軸と直交する正中面(π)での振動のノード(N)を有し、前記振動が横方向の伸張−圧縮変形を自然に誘発する平面機械共振器構造(100)であって、前記構造は、
互いに実質的に同一で、各々が前記正中面(π)に対して対称的で、前記バー(R)の両側に夫々配置された2つの平行六面体の梁(12)と、
前記正中面の近傍で前記バーの両側に夫々配置され、前記梁の一面に前記バーの一面を各々接続する2つのリンク要素(11)と、を備え、
前記梁の縦軸が前記縦方向の中心軸(Δ)に平行で、前記梁の長さが前記バーの長さ(L)に略等しく、前記構造の平面上の前記梁の細長比(L/c)は、6.5と前記構造の平面上の前記バーの細長比(L/a)の28パーセントに相当する数との加算の結果に略等しく、
前記梁は、前記バーの前記横方向の伸張‐圧縮変形によって前記リンク要素(11)において励起され、前記梁の各々が同時に2つのモードで振動し、第1のモードが前記バーの振動と逆位相の縦方向の伸張‐圧縮モードであり、第2のモードが前記構造の平面に平行に生じる屈曲モードであり、
前記バーと前記梁の各々の横方向の変形の影響は、前記リンク要素(11)に固定された面とは反対側の梁の面上且つ前記正中面(π)の近傍に位置するゾーン(Z)において打ち消されることを特徴とする平面機械共振器構造。 - 前記構造は、前記構造の外側に向かって配置され、各々が前記正中面(π)の近傍に配置されたリンク要素(13)によって梁に接続された2つの固定ブロック(PF)を備えることを特徴とする請求項1記載の平面機械共振器構造。
- 前記構造は水晶から作製され、前記構造の平面は結晶面XYに平行であり、前記バーの縦方向の中心軸(Δ)は前記結晶軸Yに平行であり、前記構造は圧電効果によって作用する振動手段を備えることを特徴とする請求項1または2記載の平面機械共振器構造。
- 前記振動手段が、前記バーと前記梁の面上に配置された前記縦方向の中心軸(Δ)に平行に延在する電極(20,21;20’,21’)を備えることを特徴とする請求項3記載の平面機械共振器構造。
- 請求項4に記載の平面機械共振器構造の製造方法であって、化学エッチングによって前記構造がサブミリメートルの寸法に製造されることを特徴とする、方法。
- 請求項4に記載の平面機械共振器構造の製造方法であって、反応性イオンエッチングによって前記構造がサブミリメートルの寸法に製造されることを特徴とする、方法。
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